CH413996A - Electric machine - Google Patents

Electric machine

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CH413996A
CH413996A CH1064062A CH1064062A CH413996A CH 413996 A CH413996 A CH 413996A CH 1064062 A CH1064062 A CH 1064062A CH 1064062 A CH1064062 A CH 1064062A CH 413996 A CH413996 A CH 413996A
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CH
Switzerland
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pole
machine according
sub
poles
inductor
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Application number
CH1064062A
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German (de)
Inventor
Leischner George
Original Assignee
Kissling Cecile
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

  

  Elektrische Maschine    Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine elek  trische Maschine mit mehreren     Stator-    und     Rotorwick-          lungen    verschiedener Polzahl, wobei die induzierten  Wicklungen gleichzeitig mit verschiedenen Frequenzen  arbeiten, während die     Induktorwicklungen    mit Gleich  strom erregt werden, wobei aber diese Maschine ein  einziges     Flussleitersystern.    aufweist.  



  Solche elektrische Maschinen sind bekannt, weisen  jedoch den Nachteil auf, dass wegen der     Flussver-          kettung    der überlagerten     Dreafelder    der induzierten       Statorwicklungen    die Rotor- oder     Induktorflüsse    mit  .starken Streufeldern behaftet sind. Diese Streuflüsse  können dadurch reduziert werden, dass die wirksa  men     Induktorfeldstromleiter    verschiedener Polzahl  mit     entgegengerichtetem    Erregerstrom in verschiedene  Nuten, beziehungsweise Pollücken gelegt werden. Sol  che Mittel werden jedoch beim Erfindungsgegenstand  als bekannt vorausgesetzt.  



  Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine solche  elektrische Maschine zu schaffen, welche die Effekte  durch Trennung der Flüsse verschiedener Polzahlen  durch Anordnung der     Induktorfeldwicklungsstromlei-          ter    verschiedener Polzahl mit entgegengesetztem Er  regerstrom in verschiedenen Wicklungsräumen noch  übertreffen.  



  Dies geschieht dadurch, dass in Pollücken zwischen  Polen eines     niedrigerpoligen        Induktorteiles    mit we  nigstens einem Pol versehene     Hilfsflussleiter    angeord  net sind, deren magnetische Rückschlüsse unabhän  <B>gig</B> vom induzierten Teil und von, dem     niedrigerpoli-          gen        Induktorteil    sind und dass diese     Hilfsflussleiter     induktiv nur mit einer     höherpoligen        generatorischen     Wicklung verkettet sind.  



  Beiliegende Zeichnungen stellen den Erfindungs  gegenstand in verschiedenen Ausführungsformen, teils  schematisch, dar:         Fig.   <B>1</B> ist ein Längsschnitt nach Linie<B>1-1</B> der     Fig.    2  einer ersten Ausführungsform der Maschine.  



       Fig.    2 ist ein Querschnitt nach Linie     II-II    der       Fig.   <B>1</B> durch den Rotor der Maschine.  



       Fig.   <B>3</B> ist eine schematische Darstellung der     in          Fig.   <B>1</B> illustrierten Maschine.  



       Fig.    4 ist ein     Querschm-itt    durch den Rotor einer  zweiten Ausführungsform der Maschine.  



       Fig.   <B>5</B> ist ein     Axialschnitt    des Rotors nach Linie       V-V    der     Fig.    4.  



       Fig.   <B>6</B> ist eine Sicht des Rotors der     Fig.    4 in Rich  tung des Pfeiles<B>A.</B>  



       Fig.   <B>7</B> ist ein     Teilschnitt    nach Linie     VII-VII    der       Fig.   <B>5.</B>  



       Fig.   <B>8</B> bis<B>11</B> sind Querschnitte verschiedener Aus  führungsformen, des Rotors.  



  Die erste Ausführungsform der Maschine nach       Fig.   <B>1</B> bis<B>3</B> weist einen     Stater    auf, der aus einem  Gehäuse 2 besteht, welches mit zwei, Lagern<B>3</B> für eine  Welle 4 versehen ist und ein Blechpaket<B>5</B> trägt, in  dessen Nuten einerseits eine     ni#ederpolige    motorische  Wicklung<B>6</B> und andererseits eine     höh#erpolige        gene-          ratorische    Wicklung<B>7</B> gelegt sind. Diese Wicklungen  <B>6</B> und<B>7</B> sind aber gegenseitig elektrisch getrennt.  



  Die Welle 4 trägt einen     Rotorkörper,    der aus  einem Blechpaket<B>8</B>     und    in Lücken<B>10</B> frei liegenden  Polen<B>9</B> besteht und in dessen Lücken<B>10</B> einerseits  eine motorische Feldwicklung 12 und andererseits in  den Nuten<B>15</B> eine     generatorische    Feldwicklung<B>11</B>       (Fig.    2) gelegt sind. In dieser Ausführungsform weist  das Blechpaket<B>8</B> sechs Pole<B>13</B> auf.  



  Der     Rotorkörper    ist achtpolig, das Blechpaket<B>8</B>  aber weist nur sechs Pole<B>13</B> auf, da zwei Pole, die  diametral entgegengesetzt sind und ein Paar bilden  würden, ausgeschnitten sind, so dass dieses Blech  paket<B>8</B> vier Nuten<B>15</B> und zwei Lücken;<B>10</B> aufweist.

    In diesen Lücken<B>10</B> sind zwei     Hilfsflussleiter    29,ein-      gesetzt, die<B>je</B> mit einem freiliegenden Pol<B>9</B> versehen  sind.     Die    Enden jedes Flussleiters<B>29</B> verjüngen sich  in der Dicke     (Fig.   <B>1)</B> und erweitern sich in der Breite       (Fig.   <B>6).</B> Diese Enden sind starr auf zwei Scheiben<B>16,</B>       die        aus        mag        gnetischem        Material        hergestellt        sind,        auf-          gesetzt,

      und jede Scheibe<B>16</B> ist auf der Welle 4 fest  aufgezogen. Diese Ausführungsform der     Hilfsfluss-          leiter   <B>29</B> ist vorteilhaft, weil dadurch weniger Wickel  raum versperrt wird.  



  Auf der Welle 4 sind noch zwei Ringspulen<B>17</B>  aufgezogen. Diese Spulen liegen zwischen den     Rotor-          spulenköpfen    und den Scheiben<B>16</B> und erregen einen  Fluss in beiden freiliegenden Polen<B>9,</B> die gleichnamig  sind. Dieser Erregerfluss fliesst aus der Welle 4 über  beide Scheiben<B>16</B> zu<B>je</B> zur Hälfte über die freien  Pole<B>9,</B> verlässt diese und tritt über den Luftspalt<B>18</B>  in das     Statoreisen   <B>5</B> ein. Vom     Stator   <B>5</B> fliesst dieser  Drehfluss über die     generatorischen    Pole<B>13</B> zum     Rotor-          oder        Induktorkern   <B>8</B> und dann zur Welle 4 zurück.

    In     Fig.    2 ist die Polarität der Pole ersichtlich und im  achtpoligen Teil mit n und s bezeichnet. Hingegen  ist der zweipolige motorische Fluss rechts und links  bezüglich der Polarität mit<B>N</B> und<B>S</B> bezeichnet.  



  Somit weist dieser Induktor einen Eisenkern auf,  der motorisch zweipolig und     generatorisch    achtpolig  ist. Die Feldwicklung 12 erregt den zweipoligen mo  torischen Fluss, während die Feldwicklung<B>11</B> den     acht-          poligen        generatorischen    Fluss in den ausgeprägten  Polen des Eisenkörpers<B>8</B> erregt.  



  Die Feldwicklung<B>11</B> moduliert somit den Fluss  in den Schenkelpolen<B>13,</B> der als Drehfluss teilweise  vom motorischen Drehfeld und teilweise von der     In-          duktorwicklung    12 erregt wird und durch die Welle  4 fliesst.  



  Die dargestellte Maschine weist noch einen Erre  ger auf, dessen     Statoreisenkern   <B>19</B> in einer Verlänge  rung 20 des Gehäuses<B>9</B> angebracht ist und dessen       Rotoreisenkern    21 auf der Welle 4 festsitzt. Der     Sta-          torkörper   <B>19</B> weist Nuten auf, in welchen eine Wick  lung 22 liegt. In den Nuten des     Rotorkörpers    liegt  eine Wicklung<B>23,</B> die ein- oder     mehrph#asig    sein kann  und die über Gleichrichter 24<B>-</B> die auf den Flügeln  <B>25</B> eines auf der Welle 4 befestigten Ventilators fest  angebracht sind<B>-</B> die Feldwicklungen<B>10, 11</B> und<B>17</B>  des     Rotorkörpers   <B>8, 9, 16</B> erregt.  



  Diese Gleichrichter bestehen vorzugsweise aus Si  lizium- oder     Germaniumdioden,    die in beliebiger  Schaltungsart arbeiten können.  



  Die Wirkungsweise der beschriebenen Maschine  ist die folgende:  Wird die beispielsweise zweipolige     Statorwicklung     <B>6</B> an ein Drehstromnetz der     Landesversorgung    geschal  tet, so läuft der Induktor<B>8</B> asynchron an und will  das     Statordrehfeld    einholen. Dieser asynchrone Lauf  wird dadurch ermöglicht, dass in den     Induktorpollük-          ken    über den Wicklungen<B>11</B> und 12 nicht darge  stellte metallene     Verschlusskeile    angebracht sind, die  auf den beiden Stirnseiten des Rotors<B>8</B> mit an sich  bekannten     Kurzschlussringen    zu einem Anlaufkäfig  vereinigt sind.

   Nach dem Anlauf wird die Wechsel-    oder     Drehstromstatorwicklung    22 der Erregermaschi  ne<B>19</B> an das Drehstromnetz geschaltet. Das Feld der       Erregerstatorwicklung    22 induziert die     Erregerrotor-          wicklu#ng   <B>23,</B> deren Spannung über die Gleichrichter  den Erregerstrom in den     Rotorwicklungen   <B>11,</B> 12 und  <B>17</B> treibt. Dadurch bildet sich in der     zweipoligen    mo  torischen     Feldwicklung    12 ein kräftiges Gleichstrom  feld aus, welches den Rotor in den     Synchronismus     zieht.

   Die Wicklungen<B>11</B> und<B>17</B> modulieren den  zweipoligen     Drehfluss    der     Statorwicklung   <B>6</B> und der       Rotorwicklung    12, so dass ein achtpoliger Drehfluss  auf dem Rücken des motorischen Grundflusses reitet  und auch mit<B>3000</B> Umdrehungen pro Minute umläuft,  wodurch die achtpolige     Statorwicklung   <B>7</B> induziert  wird. Dadurch entsteht in dieser     Statorwicklung   <B>7</B> die  induzierte Spannung, welche die Betriebsströme in  den Belastungskreisen mit 200 Perioden pro Sekunde  treibt.  



       Diese        Erreg        gerrnaschine        kann        beispielsweise        auch     mit mehreren Wechsel- oder     Drehfeldem    verschiede  ner Polzahl arbeiten. Dies geschieht derart, das     bei-          spielisweise    die     Rotorwicklung   <B>23</B> des Erregerrotors  21 aus zwei elektrisch getrennten Wicklungen be  steht, von denen die eine vierpolig und die andere  sechspolig ist.

   Die vierpolige arbeitet auf einer     Gleich-          richtergruppe    und der Gleichstrom derselben erregt  die motorische Feldwicklung 12 des Leistungsrotors.  Die sechspolige     Erregerrotorwickl-ung    hingegen ar  beitet auf einer anderen     Gleichrichtergruppe    und de  ren Gleichstrom erregt die     generatorische    Feldwick  lung<B>11</B> und<B>17</B>     d'es    Leistungsrotors. Die     Erregerstator-          wicklung    22 besteht dann ebenfalls aus einer     vierpo-          ligen    und einer sechspoligen Wicklung.

   Jede dieser  Wicklungen kann dann unabhängig von der anderen  reguliert werden, wodurch über die ihr gleichpoligen       Rotorwickl,ung    jeweilen auch die von dieser gespeiste       Leistungsrotorwicklung    in     bezug    auf ihre aktive<B>Feld-</B>  stärke reagiert. Dadurch können die induzierten Span  nungen verschiedener Frequenzen in den     Statorwick-          lungen   <B>7</B> und<B>6</B> unabhängig voneinander beliebig re  guliert werden.

   Die somit zu regulierende Leistung in  den     ErregerstatorwickIungen    22 ist ausserordentlich  gering im Vergleich zur nutzbaren Leistung in den  Wicklungen<B>7</B> und<B>6</B> des     Stators   <B>5.</B> Die Regulierung  in den Teilwicklungen der     Erregerstatorwicklung    22  kann beispielsweise mit     Transduktoren    unabhängig  voneinander und praktisch verlustlos geschehen. Die       Vormagnetisierung    dieser     Transduktoren    kann vor  teilhaft mit Transistoren gesteuert werden, um Fein  regulierung zu erzielen.  



  Die     Erregerstatorwicklungen    22 können mit Dreh  strom, Einphasen- oder Gleichstrom erregt werden.  Wenn diese Maschine mit den Wicklungen<B>7</B> und  <B>6</B>     generatorisch    arbeiten soll und Wechsel-, bezie  hungsweise Drehströme verschiedener Frequenzen ab  zugeben hat, so dient der freie Wellenzapfen 34 zum  mechanischen Antrieb beispielsweise durch einen Ben  zin- oder Dieselmotor.  



  Bei allen Ausführungsformen dieser Maschine nach  dem Erfindungsgegenstand können auch die Rollen      von     Stator    und Rotor vertauscht werden, indem der  induzierte     Stater    walzenförmig ausgebildet und kon  zentrisch angeordnet ist, während der Induktor als       zylinderföriniges    Gebilde um die Mantelfläche aussen  rotiert.  



  Ferner kann bei allen dargestellten und beschrie  benen Ausführungsformen beispielsweise die indu  zierte höhenfrequente     Statorwicklung    2 einphasig aus  geführt werden, wenn nur Einphasenstrom benötigt  wird. Bei dieser speziellen     Ausführungsforrn    für ein  phasige Belastung sind die Polschuhe des hochpoligen       In#duktorteiles    mit     Dämpferkäfig    oder Polgitter aus  zurüsten. Ist der Luftspalt zwischen Induktor und       Stator    gross genug, so können die Polschuhe auf  der ganzen Polfläche mit Kappen aus Kupfer versehen  werden, die an beiden Stirnseiten mit Kurzschlussrin  gen metallisch verbunden sind.  



  In den     Fig.    4 bis<B>7</B> ist nur der Leistungsrotor eines       Frequ#enzumformers    nach einer zweiten Ausführungs  form dargestellt.  



  Der     Rotorkörper   <B>8,</B> der starr auf der Welle 4  sitzt, ist mit einer zweipoligen Feldwicklung 12 ver  sehen, die in tief im Eisenkern liegenden     bogenförrni-          gen    Nuten<B>26</B> eingelegt ist. Diese     bogenförTnigen    Nu  ten<B>26</B> sind mittels Pollücken,<B>27</B> mit dem äusseren  Umfang des     Rotoreisenkernes    verbunden. In diesen  Pollücken sind die zwei     Hilfsflussleiter   <B>29</B> eingesetzt,  welche<B>je</B> einen Pol<B>9</B> aufweisen und durch die, die  auf der Welle 4 starr angebrachten Scheiben<B>16</B> ge  tragen werden.

   Diese freien Pole<B>9</B> sind von ungleich  namiger Polarität und die Scheiben<B>16</B> weisen die  allgemeine Form eines Kreuzes     (Fig.   <B>7)</B> auf. Die freien  Pole<B>9</B> weisen Enden<B>28</B> auf, die sich in der Dicke  verjüngen     (Fig.   <B>5)</B> und in der Breite erweitern     (Fig.   <B>6).</B>  



  Damit die Welle 4 nicht mehr als Flussleiter wir  ken soll, schliesst sich der Fluss von Pol zu Pol über  zwei Arme jeder Scheibe<B>16,</B> die von der Erregerwick  lung<B>17</B> umschlungen sind     (Fig.   <B>7).</B>  



  Die Wirkungsweise dieser Maschine, deren Wick  lungen 12,<B>11</B> und<B>17</B> mit Gleichstrom erregt werden,  in ähnlicher Weise wie bei der anhand der     Fig.   <B>1</B>  bis<B>3</B> beschriebenen ersten Ausführungsform des     Fre-          quenzumformers,    ist die folgende:  Auch diese Maschine läuft mit dem motorischen       Statordrefifeld    und dem Anlaufkäfig des Rotors, der  aus den nicht dargestellten metallenen     Nutenkeilen     und     Kurzschlussringen    gebildet wird, asynchron hoch.

    Dann wird die Erregermaschine mit der     Statorwick-          lung    22     (Fig.   <B>1)</B> eingeschaltet, wodurch die     Induk-          torerregerwicklung    in Aktion tritt und den Rotor  (Induktor) in den Synchronismus zieht.  



  Da die     Hilfsflussleiter   <B>29</B> in den grossen     Pollük-          ken    des Rotors<B>8</B> ungleichnamige Polarität aufweisen,  die sich aus der Polzahl des     höherpoligen        Induktor-          teiles    ergibt, so fliesst der Erregerfluss nur einachsig  in gleicher Richtung durch die Scheiben<B>16</B> bezie  hungsweise durch<B>je</B> zwei Schenkel derselben.

   Dieser  Fluss e fliesst vom<B>S</B> Pol eines     Hilfsflussleiters   <B>29</B> zu    <B>je</B> über die Tragscheiben<B>16,</B> erregt von den Wick  lungen
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  <B>17,</B> zum     Hilfsflussleiter   <B>N</B> Pol und tritt von  diesem auf den     Statorkörper   <B>5</B>     (Fig.   <B>1)</B> über. Er     fhi*esst     nicht in der Welle 4 in     Längsrichtung,    sondern nur  an zwei Stellen quer über diese. Der Verlauf dieses  Erregerflusses der Pole<B>9</B> an den     Hilfsflussleitern   <B>29</B>  ist durch Pfeile bei     Fig.   <B>5</B> angedeutet.  



  Die Betriebseigenschaften dieser Maschine sind  analog der, wie in der beschriebenen Wirkungsweise  der Maschine des Erfindungsgegenstandes,     Fig.   <B>1</B> bis<B>3.</B>  



       Fig.   <B>8</B> stellt einen Querschnitt durch den Leistungs  rotor der Maschine nach einer weiteren Ausführungs  form dar.  



  Die Welle 4 trägt das Blechpaket<B>8</B> des Induktors  der Maschine, die beispielsweise     zweipollig    -und     acht-          zehnpolig    ausgebildet ist. Die grossen Buchstaben<B>N</B>  und<B>S</B> zeigen die Polarität des     zwäipoligen    motori  schen Flussleiters, wenn die Maschine beispielsweise  als     Frequenzumformer    mit Drehstrom von<B>50</B> Hz  angetrieben wird. Die kleinen Buchstaben n -und s  stellen die Polarität der     Rotorflassleiter   <B>8</B> und<B>9-</B> des       achtzehnpoll,igen        generatorischen    Teiles für 450 Hz  dar.

   Das     Rotorblechpaket   <B>8</B> ist in der Darstellung oben  und unten nur mit vierzehn Polzacken<B>13</B> ausgebil  det, welche die Pole des     höherfrequenten        Induktor-          teiles    zum Teil bilden. Rechts und links im Blechpaket  <B>8</B> sind zwei grosse Pollücken<B>28</B> in denen die zwei  polige Feldwicklung 12 des motorischen Systems liegt.

    In jeder dieser grossen Pollücken<B>33</B> liegt ein     lElfs-          flussleiter   <B>29,</B> der mit zwei freien Polen<B>9</B> (n und     s)     des     höherfrequenten        Induktorteiles    versehen ist, wo  durch die für 450     Ilz    erforderliche Polzahl<B>18</B> erreicht  wird. Diese     Hilfsflussleiter   <B>29</B> sind beispielsweise mit  zwei Polzacken<B>9</B> verschiedener Polarität ausgebildet  und können aus Blechsegmenten oder massivem Ma  terial hergestellt werden.

   Die Befestigung dieser     Hilfs-          flussleiter   <B>29</B> geschieht wie in den oben beschriebenen  Ausführungsformen mittels der Scheiben<B>16,</B> die<B>je-</B>  doch in diesem Falle aus     unmagnetischem    Material  sein müssen. Die Erregerwicklung<B>11</B> der     höherfre-          quenten    Teiles kann in Ein- oder     Zweischichtwick-          lung    ausgeführt werden. Die     Erregerwieldung    12 des  zweipoligen motorischen Flussleiters ist in den gros  sen Pollücken<B>33</B> des Induktors<B>8</B> untergebracht und  die Wickelköpfe liegen beidseitig auf den Stirnflächen.  



  Da die Rückleiter von den Erregerwicklungen<B>11</B>  der freien Pole<B>9</B> auch in den grossen Pollücken<B>33</B>  liegen können' ist darauf zu achten, dass die Strom  richtung derselben     mt    der     Strornrichtung    der Wicklung  12 konform ist. Ferner kann die Feldwicklung<B>11</B> der  freien Pole<B>9</B> als Durchmesserwicklung ausgeführt  werden, indem die eine     Spulenseite    in der Pollücke<B>30</B>  des einen Flussleiters<B>29</B> und die andere     Spulenseite     in der Pollücke<B>30</B> des anderen     Flussleiters   <B>29</B> liegt.

    Der Erregerstrom fliesst dann in der Pollücke des einen       Hilfsflussleiters   <B>29</B> hin und in der anderen Pollücke  des zweiten     Hilfsflussleiters   <B>29</B> zurück.      Solche Umformer können bei grösseren Einheiten  motorisch, beispielsweise auch vier- und     mehrpolig     ausgeführt werden. Beim     vierpolilgen    Induktor be  findet sich dann in jeder der vier grossen Pollücken  <B>33</B> je ein     I-Elfsflussleiter   <B>29</B> mit der Feldwicklung<B>11.</B>  



  Bei Umformern dieser Art für hohe Frequenzen  mit entsprechend kleiner Polzahl des motorischen  Teiles, können auch in den grossen Pollücken des  niederfrequenten     Induktorteiles    mehr als zwei solcher  Polzacken<B>9</B> nebeneinander oder ineinander angeord  net werden. Im letzteren Falle liegt ein kleinerer     U-          förmiger        Hilfsflussleiter    in dem Hohlraum beziehungs  weise in der     Pollücke   <B>30</B> eines grösseren     rinnenförrni-          gen    Flussleiters magnetisch getrennt.

   Es können<B>je-</B>  doch auch noch mehr als zwei solcher     rinnenförmiger          Flussleiter    magnetisch getrennt ineinander angeordnet  werden, wodurch dann die Trennung der nieder- und       höherfrequenten    Erregerflüsse im     Induktorjoch,    be  ziehungsweise im Eisenrücken noch begünstigt wird.  



  In den Pollücken der     höherfrequenten    Pole n und  s sind oberhalb der Feldwicklungen<B>11</B> und 12 nicht  dargestellte metallene     Pollückenverschlusskeile    einge  schoben, die das Heraustreten der Feldwicklungen ver  hindern. Diese metallenen Verschlusskeile können zu  beiden Seiten des Eisenpaketes<B>8</B> mit Metallringen zu  einem     Anlaufkafig    verbunden werden, der zugleich  zum asynchronen motorischen Anlauf dient.

   Es kann  auch nur ein Metallring auf einer Seite dieses Anlauf  käfigs angebracht werden, während auf der anderen       Induktorseite    die diametral liegenden Metallkeile     je-          weilen    durch Stirnverbindungen beim zweipoligen Mo  torsystem paarweise metallisch verbunden werden. Bei  vier- und mehrpoligen Ausführungen sind diese Stirn  verbindungen dem Winkel der Polteilung entsprechend  als Sehnenverbindung auszuführen.  



  Ferner können in den     Potschuhen    n und s in der  Mitte oder auf dem Polbogen verteilt in kleinen Nuten  noch Metallstäbe angebracht werden, die auf den     In-          duktorstirnseiten    mit dem Anlaufkäfig oder separat  metallisch verbunden sind. Diese dienen als     Dämp-          ferkäfig    bei     Beiastungsstössen    und in der Ausführung  als     Polgitter    zur Verhinderung der Verzerrung der       Sin#uskurve    bei     Schieflast.     



       Fig.   <B>9</B>     stellteinen    Induktor einer sechspoligen Ma  schine im     höherfrequenten    Teil im Querschnitt dar,  die im niederfrequenten Teil zweipolig ist. Auf der  Welle 4 ist der motorische Teil<B>8</B> des Blechpaketes  des Induktors befestigt, der jedoch auch aus massi  vem Stahl sein kann. Dieser Induktor<B>8</B> bildet zu  gleich den zweipoligen motorischen Teil mit den Polen  <B>N</B> und<B>S,</B> sowie zwei Pole des sechspoligen Teiles n  und s. In den grossen Pollücken<B>31</B> dieses     Rotorkör-          pers   <B>8</B> befinden sich die     Hilfsflussleiter   <B>29</B> magnetisch  getrennt angeordnet.

   Jeder     Flussleiter   <B>29</B> weist zwei  Polzacken<B>9</B> auf, deren Polarität mit n und s be  zeichnet ist.  



  Die zweipolige Feldwicklung 12 liegt mit ihren  wirksamen Leitern in den grossen Pollücken<B>31</B> zwi  schen dem     Induktorkern   <B>8</B> und den     Flussleitern   <B>29,</B>  deren Verbindungen auf den Stirnseiten des Induktors    liegen. Die     Fel#dwicklungen   <B>11</B> der Polzacken<B>9</B> sind  in den kleinen Pollücken<B>32</B> der Flussleiter<B>29</B> unter  gebracht. Die Rückleiter dieser Wicklung<B>11</B> können  in den grossen Pollücken<B>31</B> zwischen dem     Rotorkern     <B>8</B> und den Flussleitern<B>29</B> liegen.

   In den sechs Pol  lücken zwischen den Polen n und s befinden sich  noch die nicht dargestellten metallenen Verschluss  keile,     dieauf    den Stirnseiten des Induktors, wie nach       Fig.   <B>8</B> beschrieben, verbunden werden können. Ferner  können auch hier in den Polschuhen     Dämpferstäbe     oder Polgitter Verwendung finden.  



  Auch sind bei dieser Ausführungsform die Pol  schuhe<B>9</B> auf den Stirnseiten des Induktors mit     un-          magnetischen    Metallträgern an der Welle 4 befestigt.  



  Diese Maschine zur Umformung der Frequenz im  Verhältnis<B>1:3</B> oder<B>3:1</B> kann auch mit     höhe'ren    Pol  zahlen als<B>2:6</B> ausgeführt werden. Bei der Ausführung  beispielsweise     4:12-polig    ist der     Induktorteil   <B>8</B> kreuz  förmig und mit vier Polen und vier grossen Pollücken       darzwischen    versehen. In diesen vier Pollücken sind  auch vier     Hilfsflussleiter    mit<B>je</B> zwei Polzacken an  geordnet, wodurch die zwölfpolige     höherfrequente    Po  larität n und s entsteht.

   Der kreuzförmige Haupt  kern<B>8</B> mit den Polen<B>N</B> und<B>S</B> bildet den niederfre  quenten Teil des Induktors, und zugleich auch noch  vier Polzacken n und s von den zwölf     höherfrequen-          ten    Polzacken desselben. Bei grösseren Maschinen  kann die Polzahl noch erhöht werden bei analoger  Anordnung der Polform der freien Pole<B>9</B> mit der  Wicklung<B>11</B> desselben.  



       Fig.   <B>10</B> zeigt den Induktor eines Umformers im  Querschnitt mit zweipoligem motorischem und     sech-          zehnpoligern        generatorischem    Teil. Auf der Welle 4  ist der aktive Eisenkörper<B>8</B> aus Blechen befestigt, der  zugleich den zweipoligen motorischen Teil mit den  Polen<B>N</B> und<B>S,</B> sowie beidseitig mit den sechs     Polzak-          ken   <B>13</B> n und s einen Teil des sechzehnpoligen     gene-          ratorischen    Teiles bildet. Ferner sind in den beiden  grossen     Polläcken   <B>33</B> des Eisenkörpers<B>8</B> die beiden  freien Pole<B>9</B> angeordnet.

   Die Feldwicklung 12 erregt  den zweipoligen motorischen     Fluss,    während die Feld  wicklung<B>11</B> den achtpoligen     generatorischen    Fluss in  den Polzacken des Eisenkörpers<B>8</B> erregt. Die Befe  stigung der     Hilfsflussleiter   <B>29,</B> sowie deren Erregung  und Flussführung ist, wie anhand der     Fig.   <B>1</B> bis<B>3</B>  beschrieben, hergestellt.  



  Die Feldwicklung<B>11</B>     modukert    diesen zweipoligen       Drellfluss    in den Polschenkeln des sechzehnpoligen  Systems mit der Polarität n und s. Auch die     Fluss-          iührung    über die Welle 4, die beiden Eisenscheiben  <B>16,</B> die     Hilfsflussleiter   <B>29</B> und der     Rotorkörper   <B>8</B>       antsprechen    der anhand der     Fig.   <B>1</B> beschriebenen Aus  führungsform.  



       Fig.   <B>11</B> veranschaulicht einen Induktor im, Quer  schnitt mit zweipoliger motorischer und     zweiundzwan-          zigpoliger        generatorischer    Wicklung. Im     Rotorkörper     <B>8</B> auf der Welle 4 wird von der     Feldwicklung    12 der  zweipolige     Grundfluss    erregt. In den grossen     Pollük-          ken   <B>33</B> sind die     Hilfsflussleiter   <B>29</B> mit<B>je</B> vier Pol  schenkeln<B>9</B> magnetisch getrennt vom     Rotorkörper   <B>8</B>      angeordnet.

   Die vierzehn Polschenkel n und s des       Rotorkernes   <B>8,</B> sowie die acht Polschenkel n und s  der     Hilfsflussleiter   <B>29</B> werden von der     zweiundzwan-          zigpoligen    Feldwicklung<B>11</B> erregt, beziehungsweise  der zweipolige Grundfluss moduliert. Der nicht dar  gestellte     Stator    hat eine zweipolige     motorische    und  eine     zweiundzwanzigpolige        generatorische        Wicklung.     Dieser Umformer dient zur Umformung von Dreh  strom von<B>50</B> Hz in Drehstrom von<B>550</B> Hz.

   Bei dieser  Ausführung nach     Fig.   <B>11</B> mit anderen Polzahlen, bei  spielsweise mit noch höheren Polzahlen, ergeben -sich  bei gleicher Breite der motorischen Pollücken auch  Polzacken<B>9</B> mit noch höherer     Polschenkelzahl    als  im zeichnerisch dargestellten Beispiel.

   Diese Polzacken  <B>9</B> mit beliebig vielen Polzacken können auch<B>je</B> Pol  lücke in mehrere magnetisch getrennte     Hilfsflusslei-          ter    aufgeteilt werden, so dass sich die     unmagnetischen     Trennfugen     zwschen    den motorischen Hauptpolen<B>N</B>  und<B>S,</B> sowie den Polen<B>9</B> addieren, denn<B>je</B> grösser  die Summe aller Trennfugen ist,<B>je</B> kleiner ist auch       die        Bei        Streuung        Maschinen,

          zwischen        die        den        mit        Polen        freien        N        und        Polen        S        *        versehene          Hilfsflussleiter,    die in den grossen Pollücken.

   des     Ro-          toreisenkörpers    arbeiten und bei denen jeder     Hilfs-          flussleiter    mit mehreren Polzacken versehen ist, die  mehrere Polschenkel des     höherpoligen        Induktorteiles     ersetzen, ist es zweckmässig, dass die Feldwicklung  dieser     Hilfsflussleiter    unabhängig von der Erregung  des anderen     höherpoligen        Induktorteiles    geregelt wer  den kann.

   Dadurch kann die Ausnützung von     Strom-          und    Feldbelag des     Stators    jeweilen im Bereich der  grossen Pollücken noch gesteigert werden.



  Electrical machine The present invention is an electrical machine with several stator and rotor windings of different number of poles, the induced windings working simultaneously at different frequencies, while the inductor windings are excited with direct current, but this machine is a single flux conductor system. having.



  Such electrical machines are known, but have the disadvantage that because of the flux linkage of the superimposed Dreafields of the induced stator windings, the rotor or inductor fluxes are subject to strong stray fields. These leakage fluxes can be reduced by placing the effective inductor field conductors with different numbers of poles with opposing excitation currents in different slots or pole gaps. However, such means are assumed to be known for the subject matter of the invention.



  The present invention makes it possible to create such an electrical machine which even surpasses the effects of separating the fluxes of different numbers of poles by arranging the inductor field winding current conductors of different numbers of poles with opposing excitation currents in different winding spaces.



  This is done by arranging auxiliary flux conductors with at least one pole in pole gaps between poles of a lower-pole inductor part, the magnetic conclusions of which are independent of the induced part and of the lower-pole inductor part and that these Auxiliary flow conductors are only linked inductively with a higher-pole generator winding.



  The accompanying drawings illustrate the subject matter of the invention in various embodiments, partly schematically: FIG. 1 is a longitudinal section along line <B> 1-1 </B> of FIG. 2 of a first embodiment of the machine.



       Fig. 2 is a cross section along line II-II of Fig. 1 through the rotor of the machine.



       Fig. 3 is a schematic representation of the machine illustrated in Fig. 1.



       Fig. 4 is a cross section through the rotor of a second embodiment of the machine.



       Fig. 5 is an axial section of the rotor along line V-V of Fig. 4.



       Fig. 6 is a view of the rotor of Fig. 4 in the direction of the arrow <B> A. </B>



       FIG. 7 is a partial section along line VII-VII in FIG. 5



       Fig. 8 to 11 are cross-sections of various embodiments of the rotor.



  The first embodiment of the machine according to FIGS. <B> 1 </B> to <B> 3 </B> has a stater which consists of a housing 2, which with two bearings <B> 3 </B> is provided for a shaft 4 and carries a laminated core <B> 5 </B>, in whose grooves on the one hand a low-pole motor winding <B> 6 </B> and on the other hand a higher-pole generator winding <B> 7 are placed. However, these windings <B> 6 </B> and <B> 7 </B> are mutually electrically isolated.



  The shaft 4 carries a rotor body which consists of a laminated core <B> 8 </B> and poles <B> 9 </B> exposed in gaps <B> 10 </B> and in its gaps <B> 10 On the one hand, a motorized field winding 12 and, on the other hand, a regenerative field winding <B> 11 </B> (FIG. 2) in the slots <B> 15 </B>. In this embodiment, the laminated core <B> 8 </B> has six poles <B> 13 </B>.



  The rotor body has eight poles, but the laminated core <B> 8 </B> has only six poles <B> 13 </B>, since two poles, which are diametrically opposed and would form a pair, are cut out so that this one Sheet metal package <B> 8 </B> has four grooves <B> 15 </B> and two gaps; <B> 10 </B>.

    Two auxiliary flux conductors 29, which are each provided with an exposed pole 9, are inserted in these gaps 10. The ends of each flux guide <B> 29 </B> taper in thickness (Fig. <B> 1) </B> and widen in width (Fig. <B> 6). </B> These ends are rigidly placed on two discs <B> 16 </B> made of magnetic material,

      and each disk <B> 16 </B> is tightly pulled onto the shaft 4. This embodiment of the auxiliary flux conductors 29 is advantageous because it blocks less winding space.



  Two toroidal coils <B> 17 </B> are also mounted on shaft 4. These coils lie between the rotor coil heads and the disks <B> 16 </B> and excite a flux in both exposed poles <B> 9 </B> which are of the same name. This excitation flow flows from the shaft 4 over both disks <B> 16 </B> to <B> each </B> half over the free poles <B> 9, </B> leaves them and enters via the air gap < B> 18 </B> into the stator iron <B> 5 </B>. This rotary flux flows from the stator <B> 5 </B> via the generator poles <B> 13 </B> to the rotor or inductor core <B> 8 </B> and then back to the shaft 4.

    In Fig. 2 the polarity of the poles can be seen and denoted by n and s in the eight-pole part. In contrast, the two-pole motor flow right and left is designated with <B> N </B> and <B> S </B> with respect to polarity.



  This inductor thus has an iron core which is two-pole in terms of motor and eight-pole in terms of generator. The field winding 12 excites the two-pole motor flow, while the field winding <B> 11 </B> excites the eight-pole generator flow in the salient poles of the iron body <B> 8 </B>.



  The field winding <B> 11 </B> thus modulates the flux in the salient poles <B> 13, </B> which, as a rotary flux, is partially excited by the motor rotating field and partially by the inductor winding 12 and flows through the shaft 4.



  The machine shown also has an exciter, the stator iron core <B> 19 </B> of which is attached in an extension 20 of the housing <B> 9 </B> and the rotor iron core 21 of which is fixed on the shaft 4. The stator body <B> 19 </B> has grooves in which a winding 22 lies. A winding <B> 23 </B> which can be monophasic or polyphase and which is provided via rectifiers 24 <B> - </B> on the blades <B> 25 </ B lies in the grooves of the rotor body > of a fan fastened to the shaft 4 are firmly attached <B> - </B> the field windings <B> 10, 11 </B> and <B> 17 </B> of the rotor body <B> 8, 9, 16 </B> excited.



  These rectifiers are preferably made of silicon or germanium diodes that can work in any type of circuit.



  The mode of operation of the machine described is as follows: If the two-pole stator winding <B> 6 </B> is switched to a three-phase network of the national supply, the inductor <B> 8 </B> starts up asynchronously and wants to catch up with the stator rotating field. This asynchronous run is made possible by the fact that metal locking wedges (not shown) are attached in the inductor pole gaps above the windings 11 and 12, which are attached to the two end faces of the rotor 8 with known short-circuit rings are combined to form a starting cage.

   After start-up, the alternating or three-phase stator winding 22 of the exciter machine 19 is connected to the three-phase network. The field of the exciter stator winding 22 induces the exciter rotor winding <B> 23, </B> whose voltage via the rectifier generates the excitation current in the rotor windings <B> 11, </B> 12 and <B> 17 </B> drives. As a result, a strong direct current field is formed in the two-pole motorized field winding 12, which pulls the rotor into synchronism.

   The windings <B> 11 </B> and <B> 17 </B> modulate the two-pole rotary flux of the stator winding <B> 6 </B> and the rotor winding 12, so that an eight-pole rotary flux rides on the back of the basic motor flux and also rotates at <B> 3000 </B> revolutions per minute, which induces the eight-pole stator winding <B> 7 </B>. This creates the induced voltage in this stator winding <B> 7 </B>, which drives the operating currents in the load circuits at 200 periods per second.



       This exciter machine can, for example, also work with several alternating or rotating fields with different numbers of poles. This is done in such a way that, for example, the rotor winding 23 of the exciter rotor 21 consists of two electrically separate windings, one of which is four-pole and the other six-pole.

   The four-pole one works on a group of rectifiers and the direct current of the same excites the motorized field winding 12 of the power rotor. The six-pole exciter rotor winding, on the other hand, works on a different group of rectifiers and its direct current excites the generator field winding <B> 11 </B> and <B> 17 </B> of the power rotor. The exciter stator winding 22 then also consists of a four-pole and a six-pole winding.

   Each of these windings can then be regulated independently of the other, as a result of which the power rotor winding fed by it also reacts in relation to its active field strength via the rotor winding of the same polarity. As a result, the induced voltages of different frequencies in the stator windings <B> 7 </B> and <B> 6 </B> can be regulated as required independently of one another.

   The power to be regulated in the exciter stator windings 22 is extremely low in comparison to the usable power in the windings <B> 7 </B> and <B> 6 </B> of the stator <B> 5. </B> The regulation In the partial windings of the exciter stator winding 22, for example, transducers can be used independently of one another and with practically no loss. The bias of these transducers can be controlled before geous with transistors to achieve fine regulation.



  The exciter stator windings 22 can be excited with three-phase, single-phase or direct current. If this machine with the windings <B> 7 </B> and <B> 6 </B> is to work as a generator and has to admit alternating or three-phase currents of different frequencies, the free shaft journal 34 is used for mechanical drive, for example a gasoline or diesel engine.



  In all embodiments of this machine according to the subject matter of the invention, the roles of the stator and rotor can be reversed by the induced stater being designed in the shape of a cylinder and arranged concentrically, while the inductor rotates as a cylindrical structure around the outer surface.



  Furthermore, in all the illustrated and described embodiments, for example, the indu ed high-frequency stator winding 2 can be made single-phase if only single-phase power is required. With this special design for a phase load, the pole shoes of the multi-pole inductor part must be equipped with a damper cage or pole grid. If the air gap between the inductor and the stator is large enough, the pole pieces can be provided with copper caps over the entire pole face, which are connected to metal on both ends with short-circuit rings.



  In FIGS. 4 to 7, only the power rotor of a frequency converter according to a second embodiment is shown.



  The rotor body <B> 8 </B>, which sits rigidly on the shaft 4, is provided with a two-pole field winding 12, which is inserted into arcuate grooves <B> 26 </B> located deep in the iron core. These arcuate grooves <B> 26 </B> are connected to the outer circumference of the rotor iron core by means of pole gaps <B> 27 </B>. The two auxiliary flux conductors <B> 29 </B> are inserted into these pole gaps, which <B> each </B> have a pole <B> 9 </B> and through the disks which are rigidly attached to the shaft 4 B> 16 </B>.

   These free poles <B> 9 </B> are of different polarity and the disks <B> 16 </B> have the general shape of a cross (FIG. <B> 7) </B>. The free poles <B> 9 </B> have ends <B> 28 </B> which taper in thickness (Fig. <B> 5) </B> and widen in width (Fig. < B> 6). </B>



  So that the shaft 4 should no longer act as a flux conductor, the flux closes from pole to pole via two arms of each disc <B> 16 </B> which are wrapped in the excitation winding <B> 17 </B> ( Fig. <B> 7). </B>



  The mode of operation of this machine, the windings 12, 11 and 17 of which are excited with direct current, in a manner similar to that of the one based on FIG. 1 The first embodiment of the frequency converter described to <B> 3 </B> is the following: This machine also runs up asynchronously with the motorized stator field and the rotor's starting cage, which is formed from the metal slot wedges and short-circuit rings (not shown).

    Then the excitation machine with the stator winding 22 (Fig. 1) is switched on, whereby the inductor excitation winding comes into action and pulls the rotor (inductor) into synchronism.



  Since the auxiliary flux conductors <B> 29 </B> in the large pole gaps of the rotor <B> 8 </B> have a different polarity, which results from the number of poles of the higher-pole inductor part, the excitation flux only flows in uniaxially in the same direction through the panes <B> 16 </B> or through <B> each </B> two legs of the same.

   This flux e flows from the <B> S </B> pole of an auxiliary flux conductor <B> 29 </B> to <B> each </B> via the support disks <B> 16 </B> excited by the windings
EMI0003.0039
  <B> 17, </B> to the auxiliary flux conductor <B> N </B> pole and passes from this to the stator body <B> 5 </B> (Fig. <B> 1) </B>. He does not eat in shaft 4 lengthways, but only in two places across it. The course of this excitation flow of the poles <B> 9 </B> on the auxiliary flow conductors <B> 29 </B> is indicated by arrows in FIG. <B> 5 </B>.



  The operating characteristics of this machine are analogous to those as in the described mode of operation of the machine of the subject of the invention, FIGS. 1 to 3



       Fig. 8 shows a cross section through the power rotor of the machine according to a further embodiment.



  The shaft 4 carries the laminated core <B> 8 </B> of the inductor of the machine, which is, for example, two-pole and eight-pole. The capital letters <B> N </B> and <B> S </B> show the polarity of the two-pole motorized flux conductor when the machine is driven as a frequency converter with three-phase current of <B> 50 </B> Hz. The small letters n - and s represent the polarity of the rotor flow conductors <B> 8 </B> and <B> 9- </B> of the eighteen-pole generator part for 450 Hz.

   The rotor lamination stack <B> 8 </B> is only designed with fourteen pole prongs <B> 13 </B> in the illustration above and below, some of which form the poles of the higher-frequency inductor part. Right and left in the laminated core <B> 8 </B> are two large pole gaps <B> 28 </B> in which the two-pole field winding 12 of the motor system is located.

    In each of these large pole gaps <B> 33 </B> there is an elephant flux conductor <B> 29 </B> which is provided with two free poles <B> 9 </B> (n and s) of the higher-frequency inductor part , where <B> 18 </B> is achieved through the number of poles required for 450 Ilz. These auxiliary flux conductors 29 are designed, for example, with two pole prongs 9 of different polarity and can be made from sheet metal segments or solid material.

   The attachment of these auxiliary flux conductors <B> 29 </B> takes place, as in the embodiments described above, by means of disks <B> 16 </B> which, however, in this case are made of non-magnetic material must be. The excitation winding <B> 11 </B> of the higher frequency part can be designed in one or two layers. The exciter wave 12 of the two-pole motorized flux conductor is accommodated in the large pole gaps <B> 33 </B> of the inductor <B> 8 </B> and the winding heads lie on both sides on the end faces.



  Since the return conductors from the excitation windings <B> 11 </B> of the free poles <B> 9 </B> can also be located in the large pole gaps <B> 33 </B>, make sure that the direction of the current is correct the same mt the current direction of the winding 12 conforms. Furthermore, the field winding 11 of the free poles 9 can be designed as a diameter winding by placing one coil side in the pole gap 30 of the one flux conductor 29 </B> and the other side of the coil lies in the pole gap <B> 30 </B> of the other flux conductor <B> 29 </B>.

    The excitation current then flows into the pole gap of one auxiliary flux guide 29 and back in the other pole gap of the second auxiliary flux guide 29. In the case of larger units, such converters can be motorized, for example also four-pole and multi-pole. In the case of the four-pole inductor, there is then in each of the four large pole gaps <B> 33 </B> an I-Elf flow conductor <B> 29 </B> with the field winding <B> 11. </B>



  In converters of this type for high frequencies with a correspondingly small number of poles in the motor part, more than two such pole prongs 9 can be arranged next to one another or one inside the other in the large pole gaps of the low-frequency inductor part. In the latter case, a smaller U-shaped auxiliary flux guide is magnetically separated in the cavity or in the pole gap <B> 30 </B> of a larger channel-shaped flux guide.

   However, even more than two such channel-shaped flux conductors can be magnetically separated one inside the other, which then promotes the separation of the low-frequency and high-frequency excitation fluxes in the inductor yoke or in the iron back.



  In the pole gaps of the higher-frequency poles n and s, metal pole gap wedges (not shown) are inserted above the field windings 11 and 12, which prevent the field windings from coming out. These metal locking wedges can be connected to both sides of the iron package <B> 8 </B> with metal rings to form a start-up cage, which also serves for asynchronous motor start-up.

   It is also possible to attach just one metal ring to one side of this start-up cage, while the diametrically located metal wedges on the other side of the inductor are metal-connected in pairs by end connections in the two-pole motor system. In the case of four-pole and multi-pole designs, these end connections are to be designed as chord connections according to the angle of the pole pitch.



  Furthermore, metal rods can be attached in the pot shoes n and s in the middle or distributed on the pole arc in small grooves, which are connected to the thrust cage on the inductor end faces or separately in metal. These serve as a damper cage in the event of load shocks and in the form of a pole grid to prevent the sine curve from being distorted when the load is unbalanced.



       Fig. 9 shows an inductor of a six-pole machine in the higher-frequency part in cross-section, which is two-pole in the low-frequency part. The motorized part <B> 8 </B> of the laminated core of the inductor is fastened on the shaft 4, which, however, can also be made of solid steel. This inductor <B> 8 </B> also forms the two-pole motor part with the poles <B> N </B> and <B> S, </B> as well as two poles of the six-pole part n and s. The auxiliary flux conductors <B> 29 </B> are magnetically separated in the large pole gaps <B> 31 </B> of this rotor body <B> 8 </B>.

   Each flux conductor <B> 29 </B> has two pole prongs <B> 9 </B>, the polarity of which is denoted by n and s.



  The two-pole field winding 12 lies with its effective conductors in the large pole gaps <B> 31 </B> between the inductor core <B> 8 </B> and the flux conductors <B> 29, </B> their connections on the end faces of the inductor. The field windings <B> 11 </B> of the pole prongs <B> 9 </B> are accommodated in the small pole gaps <B> 32 </B> of the flux conductors <B> 29 </B>. The return conductors of this winding <B> 11 </B> can lie in the large pole gaps <B> 31 </B> between the rotor core <B> 8 </B> and the flux conductors <B> 29 </B>.

   In the six pole gaps between the poles n and s there are still the metal locking wedges, not shown, which can be connected to the end faces of the inductor, as described according to FIG. 8. Furthermore, damper rods or pole grids can also be used here in the pole shoes.



  In this embodiment, the pole shoes 9 are also attached to the shaft 4 on the end faces of the inductor with non-magnetic metal supports.



  This machine for converting the frequency in the ratio <B> 1: 3 </B> or <B> 3: 1 </B> can also be designed with higher pole numbers than <B> 2: 6 </B> . In the 4:12 pole version, for example, the inductor part <B> 8 </B> is cross-shaped and provided with four poles and four large pole gaps between them. In these four pole gaps there are also four auxiliary flux conductors with <B> each </B> two pole prongs, which creates the twelve-pole, higher-frequency polarity n and s.

   The cross-shaped main core <B> 8 </B> with the poles <B> N </B> and <B> S </B> forms the low-frequency part of the inductor, and at the same time also four pole prongs n and s of the twelve higher-frequency pole points of the same. In the case of larger machines, the number of poles can be increased with an analogous arrangement of the pole shape of the free poles <B> 9 </B> with the winding <B> 11 </B> of the same.



       Fig. 10 shows the inductor of a converter in cross section with a two-pole motor part and a sixteen-pole generator part. The active iron body <B> 8 </B> made of sheet metal is attached to the shaft 4, which also has the two-pole motor part with the poles <B> N </B> and <B> S, </B> and on both sides the six pole prongs <B> 13 </B> n and s form a part of the sixteen-pole generator part. Furthermore, the two free poles <B> 9 </B> are arranged in the two large pole bags <B> 33 </B> of the iron body <B> 8 </B>.

   The field winding 12 excites the two-pole motor flux, while the field winding <B> 11 </B> excites the eight-pole generator flux in the pole prongs of the iron body <B> 8 </B>. The attachment of the auxiliary flow conductors <B> 29, </B> as well as their excitation and flow guidance is produced as described with reference to FIGS. <B> 1 </B> to <B> 3 </B>.



  The field winding <B> 11 </B> modulates this two-pole twist flux in the pole legs of the sixteen-pole system with polarity n and s. The flux guidance via the shaft 4, the two iron disks <B> 16, </B> the auxiliary flux guides <B> 29 </B> and the rotor body <B> 8 </B> also respond to the FIG B> 1 </B> described embodiment.



       Fig. 11 illustrates an inductor in cross-section with a two-pole motor winding and a twenty-two-pole generator winding. In the rotor body <B> 8 </B> on the shaft 4, the field winding 12 excites the two-pole basic flux. In the large pole gaps <B> 33 </B> the auxiliary flux conductors <B> 29 </B> with <B> each </B> four pole legs <B> 9 </B> are magnetically separated from the rotor body < B> 8 </B> arranged.

   The fourteen pole legs n and s of the rotor core <B> 8 </B> and the eight pole legs n and s of the auxiliary flux conductors <B> 29 </B> are excited by the twenty-two-pole field winding <B> 11 </B> , or the two-pole basic flux modulates. The stator is not presented has a two-pole motor and a twenty-two-pole generator winding. This converter is used to convert three-phase current of <B> 50 </B> Hz into three-phase current of <B> 550 </B> Hz.

   In this embodiment according to FIG. 11 with other numbers of poles, for example with an even higher number of poles, with the same width of the motorized pole gaps, pole prongs <B> 9 </B> with an even higher number of pole legs than in FIG example shown in the drawing.

   These pole prongs <B> 9 </B> with any number of pole prongs can also be divided into several magnetically separated auxiliary flux conductors <B> for each </B> pole gap, so that the non-magnetic separating joints are between the motorized main poles <B> N </B> and <B> S, </B> as well as the poles <B> 9 </B> add, because <B> each </B> is greater than the sum of all separating joints, <B> each </ B > smaller is also the For scattering machines,

          between the auxiliary flux conductors with free poles N and poles S *, which are in the large pole gaps.

   of the rotor iron body work and in which each auxiliary flux conductor is provided with several pole prongs which replace several pole legs of the higher-pole inductor part, it is advisable that the field winding of these auxiliary flux guides can be regulated independently of the excitation of the other higher-pole inductor part.

   As a result, the utilization of the current and field coverage of the stator can be increased in each case in the area of the large pole gaps.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH</B> Elektrische Maschine mit mehreren Stator- und Rotorwicklungen verschiedener Polzahl, wobei die induzierten Wicklungen gleichzeitig mit verschiede nen Frequenzen arbeiten, während die Induktorwick- lungen mit Gleichstrom erregt werden, wobei aber die Maschine ein einziges Flitssleitersystem aufweist, da durch gekennzeichnet, dass in Pollücken<B>(10, 27, 31,</B> <B>33)</B> zwischen Polen<B>(13)</B> eines niedrigerpoligen In- duktorteiles mit wenigstens einem Pol versehene Hilfs- flussleiter <B>(29) <B> PATENT CLAIM </B> Electrical machine with several stator and rotor windings of different numbers of poles, the induced windings working at different frequencies at the same time, while the inductor windings are excited with direct current, but the machine has a single flow conductor system characterized in that in pole gaps <B> (10, 27, 31, </B> <B> 33) </B> between poles <B> (13) </B> of a lower-pole inductor part with at least one pole provided auxiliary flow ladder <B> (29) </B> angeordnet sind, deren magnetische Rückschlüsse unabhängig vom induzierten Teil und von dem niedrigerpoligen Induktorteil sind und dass diese Hilfsflussleiter <B>(29)</B> induktiv nur mit einer höher- poligen generatorischen Wicklung<B>(6)</B> verkettet sind. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass diese Hilfsflussleiter <B>(29) je</B> Pol lücke mit nur einem Polschenkel<B>(9)</B> versehen sind, welche einen Pol des höherpoligen Induktorteiles er setzen. 2. </B> are arranged whose magnetic conclusions are independent of the induced part and of the lower-pole inductor part and that these auxiliary flux conductors <B> (29) </B> inductively only with a higher-pole generator winding <B> (6) < / B> are concatenated. <B> SUBClaims </B> <B> 1. </B> Machine according to patent claim, characterized in that this auxiliary flux guide <B> (29) per </B> pole gap with only one pole leg <B> (9 ) </B> are provided, which put one pole of the higher-pole inductor part. 2. Maschine nach Patentanspruch und Unteran spruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsfluss- leiter <B>(29)</B> die in<B>je</B> einem Pollückenpaar <B>(10, 27, 31,</B> <B>33)</B> zweier Hauptpole<B>(13)</B> ungleicher Polarität liegen, Pole<B>(9)</B> gleichnamiger Polarität aufweisen. <B>3.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran spruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die I-Elfsfluss- leiter <B>(29),</B> die in<B>je</B> einem Pollückenpaar <B>(10, 27, 31,</B> <B>33)</B> zweier Hauptpole<B>(13)</B> ungleicher Polarität liegen, Pole<B>(9)</B> ungleichnamiger Polarität aufweisen. Machine according to claim and sub-claim <B> 1, </B> characterized in that the auxiliary flow conductors <B> (29) </B> are in <B> each </B> a pole gap pair <B> (10 , 27, 31, </B> <B> 33) </B> two main poles <B> (13) </B> of unequal polarity, poles <B> (9) </B> have the same polarity. <B> 3. </B> Machine according to patent claim and sub-claim <B> 1, </B> characterized in that the I-Elfsfluss- ladder <B> (29), </B> the in <B> each </B> one pole gap pair <B> (10, 27, 31, </B> <B> 33) </B> of two main poles <B> (13) </B> of unequal polarity, poles <B> (9) </B> have opposite polarity. .4. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass jeder in einer Pollücke <B>(10, 27,</B> <B>31, 33)</B> liegende Hilfsflussleiter <B>(29)</B> mehrere Polzak- ken <B>(9)</B> aufweist, die eine gleiche Anzahl Polschenkel <B>(13)</B> des höherpoligen Induktorteiles ersetzen. .4. Machine according to patent claim, characterized in that each auxiliary flow guide <B> (29) </B> located in a pole gap <B> (10, 27, </B> <B> 31, 33) </B> has several Polzak - ken <B> (9) </B> which replace an equal number of pole legs <B> (13) </B> of the higher-pole inductor part. <B>5.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran- sprächen <B>1</B> bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Pollücke<B>(10, 27, 31, 33)</B> zwischen zwei Haupt polen<B>(13)</B> des niederpoligen# Induktorteffes, minde stens zwei, solche HilfsflIussleiter <B>(29)</B> mit mehreren Polschenkeln<B>(9)</B> des höherpoligen. Induktorteiles an geordnet sind, wobei zwischen den vom selben Hilfs- flussleiter <B>(29)</B> getragenen Polschenkeln<B>(9),</B> sich auch Pollücken<B>(30) <B> 5. </B> Machine according to patent claim and sub-claims <B> 1 </B> to 4, characterized in that in each pole gap <B> (10, 27, 31, 33) </B> between two main poles <B> (13) </B> of the low-pole inductor effect, at least two such auxiliary flux conductors <B> (29) </B> with several pole legs <B> (9) </B> of the higher-pole one . Inductor part are arranged, wherein between the pole legs <B> (9), </B> carried by the same auxiliary flux conductor <B> (29) </B>, there are also pole gaps <B> (30) </B> befind#an. <B>6.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran- sprächen <B>1</B> bis<B>3,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden<B>(28)</B> jedes Hilfsflussleiters <B>(29)</B> zu beiden S#eiten des Induktorkörpers mit auf der Welle fest angebrachten ferromagnetischen Platten<B>(16)</B> fest verbundene sind, die auch zugleich als Flussleiter des magnetischen<B>.</B> Rückschlusses der Hilfsflussleiter <B>(29)</B> dienen. </B> is # at. <B> 6. </B> Machine according to patent claim and sub-claims <B> 1 </B> to <B> 3, </B> characterized in that the two ends <B> (28) </ B > each auxiliary flux conductor <B> (29) </B> are firmly connected to both sides of the inductor body with ferromagnetic plates <B> (16) </B> which are firmly attached to the shaft, which also act as flux conductors of the magnetic < B>. </B> Inference of the auxiliary flow conductor <B> (29) </B> serve. <B>7.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran- sprächen <B>1</B> bis<B>3</B> und<B>6,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsflussleiter <B>(29)</B> in zwei benachbarten Pol lücken<B>(10, 27, 31, 33)</B> gleichnamiger Polarität von ringförmigen Feldspulen<B>(17),</B> welche die Welle (4) umschlingen, erregt werden. <B> 7. </B> Machine according to patent claim and sub-claims <B> 1 </B> to <B> 3 </B> and <B> 6 </B> characterized in that the auxiliary flux guides < B> (29) </B> in two adjacent pole gaps <B> (10, 27, 31, 33) </B> of the same polarity of ring-shaped field coils <B> (17), </B> which the wave ( 4) embrace, be excited. <B>8.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran- sprächen <B>1</B> und<B>3,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsflussleiter <B>(29)</B> in zwei benachbarten Pollücken <B>(10, 27, 31, 33)</B> ungleichnarmiger Polarität von<B>Feld-</B> spulen<B>(17)</B> erregt werden, welche Schenkel von auf der Welle (4) fest angebrachten ferromagnetischen Platten<B>(16)</B> umschlingen, wobei diese Platten<B>(16)</B> die Enden<B>(28)</B> der Hilfsflussleiter <B>(29)</B> tragen. <B> 8. </B> Machine according to patent claim and sub-claims <B> 1 </B> and <B> 3, </B> characterized in that the auxiliary flow guide <B> (29) </B> in two adjacent pole gaps <B> (10, 27, 31, 33) </B> of unequal polarity of <B> field </B> coils <B> (17) </B>, which legs are excited by of the shaft (4) firmly attached ferromagnetic plates <B> (16) </B>, these plates <B> (16) </B> the ends <B> (28) </B> of the auxiliary flux conductors <B > (29) </B> wear. <B>9.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran- sprächen 4 und<B>5,</B> dadurch gekennzeichnet, d'ass die Hilfsflussleiter <B>(29)</B> mit mehreren Polschenkeln<B>(9)</B> des höherfrequenten Induktorteiles von den Strom leitern erregt werden, die in Pollücken<B>(30)</B> dieser Hilfsflussleiter zwischen deren Polschenkel<B>(9)</B> liegen. <B> 9. </B> Machine according to patent claim and sub-claims 4 and <B> 5, </B> characterized in that the auxiliary flux conductors <B> (29) </B> with several pole legs <B > (9) </B> of the higher-frequency inductor part are excited by the current conductors that lie in pole gaps <B> (30) </B> of this auxiliary flux conductor between their pole legs <B> (9) </B>. <B>10.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran- sprächen <B>1</B> bis<B>9,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Polschenkel des höherfrequenten Induktorteiles mit Dämpferkäfigen ausgerüstet sind. <B> 10. </B> Machine according to patent claim and sub-claims <B> 1 </B> to <B> 9 </B>, characterized in that the pole legs of the higher-frequency inductor part are equipped with damper cages. <B>11.</B> Maschine n-ach Patentanspruch und Unteran- sprächen <B>1</B> bis<B>9,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Polschenkel des höherfrequenten Induktorteiles mit Polgitter versehen sind, die von zwei Kurzschlussrin- gen beidseitig des Rotors verbunden werden. 12. <B> 11. </B> Machine according to claim and sub-claims <B> 1 </B> to <B> 9, </B> characterized in that the pole legs of the higher-frequency inductor part are provided with pole grids, which are connected by two short-circuit rings on both sides of the rotor. 12. Maschine nach Patentanspruch und Unteran- sprächen <B>1</B> bis<B>9,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Polschenkel, des höherfrequenten Induktorteiles mit Kupferplatten auf den Polflächen versehen sind, die von zwei. Kurzschlussringen beidseitig des Rotors ver- bund,en sind. Machine according to patent claim and sub-claims <B> 1 </B> to <B> 9, </B> characterized in that the pole legs of the higher-frequency inductor part are provided with copper plates on the pole faces, which are of two. Short-circuit rings are connected on both sides of the rotor. <B>13.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran sprüchen<B>1</B> bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Erregermaschine mit Statorkörper und Rotor- körper aufweist, die mit mehreren Statorwicklüngen und mehreren Rotorwicklungen versehen ist, die elek trisch getrennt angeordnet sind und mit verschiedener Polzahl ausgeführt, mit überlagerten Feldern ar beiten, derart, dass mit den Erregerwicklungen mit der einen Polzahl die motorische Feldwicklung des Leistungsrotors erregt wird, während mit der Erregerwicklung mit der andern Polzahl die genera- torische Feldwicklung erregt wird, <B> 13. </B> Machine according to patent claim and sub-claims <B> 1 </B> to 12, characterized in that it has an excitation machine with a stator body and rotor body which is provided with several stator windings and several rotor windings , which are electrically separated and designed with different numbers of poles, work with superimposed fields in such a way that the field winding of the power rotor is excited with the field windings with one number of poles, while the field winding with the other number of poles is used for the generative field winding gets excited so dass die Ma schine motorisch und generatorisch unabhängig von einander geregelt werden kann. 14. Maschine nach Patentanspruch und Unteran sprüchen<B>1</B> bis<B>13,</B> dadurch gekcnnzeichnet, dass die Rollen von Stator und Rotor vertauscht sind, derge stalt, dass der Stator walzenförmig ausgebildet und konzentrisch angeordnet ist, während der Rotor als zylinderförmiges Gebilde um die Mantelfläche des Stators aussen rotiert. so that the machine can be controlled independently of one another in terms of motor and generator. 14. Machine according to claim and sub-claims <B> 1 </B> to <B> 13, </B> characterized in that the roles of the stator and rotor are interchanged, so that the stator is designed in the shape of a cylinder and arranged concentrically while the rotor rotates as a cylindrical structure around the outer surface of the stator. <B>15.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran sprüchen<B>1</B> bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine am Wellenzapfen (34) angeordnet ist und generatorisch arbeitet, so dass von den induzierten Statorwicklungen <B>(6</B> und<B>7)</B> Wechsel- beziehungs weise Drehströme verschiedener Frequenzen abge nommen werden können. <B> 15. </B> Machine according to claim and sub-claims <B> 1 </B> to 14, characterized in that the machine is arranged on the shaft journal (34) and works as a generator, so that the induced stator windings < B> (6 </B> and <B> 7) </B> alternating or three-phase currents of different frequencies can be accepted. <B>16.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 4 und<B>5,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsflussleiter <B>(29),</B> die in, den Pollücken<B>(10, 27, 31,</B> <B>33)</B> liegen, mit mehreren Polzacken<B>(9)</B> versehen sind, welche eine gleiche Anzahl Polschenkel<B>(13)</B> des hö- herpoligen Induktors ersetzen, und dadurch, dass die Enden<B>(28)</B> dieser Hilfsflussleiter mittels Trägern aus unmagnetischein Material an dem Rotorkörper (4) neutral befestigt sind, <B> 16. </B> Machine according to claim and sub-claims 4 and <B> 5, </B> characterized in that the auxiliary flux guides <B> (29), </B> in, the pole gaps <B > (10, 27, 31, </B> <B> 33) </B> are provided with several pole prongs <B> (9) </B>, which have an equal number of pole legs <B> (13) </B> replace the higher-pole inductor, and in that the ends <B> (28) </B> of these auxiliary flux conductors are neutrally attached to the rotor body (4) by means of supports made of non-magnetic material, so dass kein magnetischer Rück- schlusspfad mit dem niederpoligen Induktorteil be steht. <B>17.</B> Maschine nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 4,<B>5</B> und<B>16,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Erregung der Hilfsflussleiter <B>(29),</B> die in den Pol lücken<B>(10, 27, 31, 33)</B> liegen, mit mehreren Pol zacken<B>(9)</B> versehen sind, die eine gleiche Anzahl Polschenkel<B>(13)</B> des höherpoligen Induktors ersetzen, unabhängig von der Erregung des anderen höherpo- ligen Induktorteil-es geregelt werden kann. so that there is no magnetic return path with the low-pole inductor part. <B> 17. </B> Machine according to claim and sub-claims 4, <B> 5 </B> and <B> 16, </B> characterized in that the excitation of the auxiliary flux conductors <B> (29), </B> which lie in the pole gaps <B> (10, 27, 31, 33) </B> are provided with several pole prongs <B> (9) </B> that have an equal number of pole legs < Replace B> (13) </B> of the higher-pole inductor, regardless of the excitation of the other higher-pole inductor part - it can be regulated.
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DE102008011895A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-10 Piller Power Systems Gmbh Rotary frequency converter i.e. waveform transformer for use in airport, has stator provided with set of stator windings, where stator windings are provided on stator assembly and field windings are provided on rotor assembly
DE102012010752A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Daimler Ag Electric machine has secondary rotor that is rotatably drivable relative to primary rotor of exciter and to stator of main engine
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